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Die Erfindung betrifft eine Nockenwellenverstelleinrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Verstelleinrichtungen für Nockenwellen werden im Allgemeinen in Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen verwendet, um die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile zu verändern mit dem Ziel, die Verbrauchswerte und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern. Bei einem Start der Brennkraftmaschine, wenn noch kein ausreichender Öldruck in der Brennkraftmaschine aufgebaut ist, ist es erforderlich, den hydraulischen Nockenwellenversteller mechanisch zu fixieren. Dies erfolgt, um ein unkontrolliertes Schwingen und damit eine Geräuschentwicklung, ein sogenanntes Startklappern, zu verhindern. Entgegen früheren Endanschlagsverriegelungen in der sogenannten SPÄT- oder FRÜH-Position wird heute eine Mittenverriegelung vorgesehen.
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Eine bewährte Ausführungsform bildet eine als Flügelzellenversteller ausgeführte Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Stator und einem Rotor, welche einen Ringraum bzw. Druckraum begrenzen, der durch Flügel in mehrere Arbeitskammern unterteilt ist. Die Arbeitskammern sind wahlweise mit einem Druckmittel beaufschlagbar, welches in einem Druckmittelkreislauf über eine Druckmittelpumpe aus einem Druckmittelreservoir in die Arbeitskammern an einer Seite der Flügel des Rotors zugeführt und aus den Arbeitskammern an der jeweils anderen Seite der Flügel wieder in das Druckmittelreservoir zurückgeführt wird. Die Arbeitskammern, deren Volumen dabei vergrößert wird, weisen eine Wirkrichtung auf, welche der Wirkrichtung der Arbeitskammern, deren Volumen verkleinert wird, entgegengesetzt ist. Die Wirkrichtung bedeutet demnach, dass eine Druckmittelbeaufschlagung der jeweiligen Gruppe von Arbeitskammern eine Verdrehung des Rotors entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn relativ zu dem Stator bewirkt.
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Aus der
DE 10 2008 011 915 A1 und der
DE 10 2008 011 916 A1 sind Nockenwellenverstelleinrichtungen bekannt, die eine selbsttätige Verdrehung und Verriegelung des Rotors gegenüber dem Stator in der Mittenverriegelungsposition vorsehen. Beide dort beschriebenen Verriegelungseinrichtungen umfassen eine Mehrzahl von federbelasteten Verriegelungsstiften, welche bei einer Verdrehung des Rotors sukzessiv in an dem Dichtdeckel oder dem Stator vorgesehene Verriegelungskulissen verriegeln und dabei vor dem Erreichen jeweils eine Verdrehung des Rotors in Richtung der Mittenverriegelungsposition zulassen, aber eine Verdrehung des Rotors in die entgegengesetzte Richtung blockieren.
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Die
WO 2012/094 324 A1 zeigt eine Ventilzeitsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend ein Drehelement, vorzugsweise ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe, die durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, einen Rotor, der mechanisch mit einer Nockenwelle zum Steuern des Öffnens und Schließens der Zylinderventile des Verbrennungsmotors gekoppelt ist, wobei eine erste Konfiguration, in welcher der Rotor mit dem Drehelement verriegelt ist und eine zweite Konfiguration, in welcher der Rotor von dem Drehelement entriegelt wird, vorhanden ist, so dass eine Schaltphase der Ventile im Bezug auf den Drehzustand Motors durch eine einstellbare Position zwischen dem Rotationselement und dem Rotor gesteuert werden kann.
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Die
US 7 841 311 B2 zeigt eine variable Ventilzeitsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Doppelnockenwelle. Es ist eine Gaswechselventilsteuerwelle vorgesehen, die eine erste und eine zweite zur ersten konzentrisch angeordnete Nockenwelle umfasst, wobei ein Nocken der ersten Nockenwelle in Bezug auf ihren Winkel gegenüber einem Nocken der zweiten Nockenwelle drehbar einstellbar ist. Es ist eine Nockenphaseneinstellung vorgesehen, die durch eine durch drehbare Schaufeln hervorgerufene Schwenkrelativbewegung zwischen einem Abtriebsglied und einem Ausgangsglied betreibbar ist. Die Nockenphasenvorrichtung hat mindestens zwei schwenkbare Flügelverstellvorrichtungen. Jede schwenkbare Flügelverstellvorrichtung ist auf eine der beiden Nockenwellen angeordnet. Die schwenkbaren Flügelverstellvorrichtungen sind axial nacheinander in einer Richtung der Ventilsteuerwelle angeordnet.
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Die
GB 2 437 305 A zeigt einen Nockenwellenversteller mit einem Antriebselement oder Stator und ein angetriebenes Element oder Rotor mit einem festen Bereich der relativen Winkeleinstellung, die vorzugsweise hydraulisch erfolgen kann, eine Einrichtung zum Verriegeln der Position des Stators relativ zu dem Rotor an einer Zwischenposition innerhalb des Einstellbereichs und einer Einrichtung zum Vorspannen des Rotors in Richtung der Zwischenposition, wo die Verriegelung eingreifen kann. Die Verriegelungseinrichtung kann einen Sicherungsstift, der in ein Loch axial oder radial eingreift, umfassen. Idealerweise ist die Vorspanneinrichtung als eine vorgespannte Druckfeder so konfiguriert, dass diese in beiden Richtungen wirkt, um die Flügel in Richtung der Neutralstellung vorzuspannen. Alternativ kann ein Hydraulikventilsystem verwendet werden, so dass der Flügel unter der Wirkung der Drehmomentumkehrungen zentriert ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Nockenwellenverstelleinrichtung vorzustellen, die eine schnellere Mittenverriegelungsposition der Flügel ermöglicht.
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Diese Aufgabenstellung wird durch eine Nockenwellenverstelleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest einem schaltbaren Ventilkörper des Flügels ein unabhängig vom Ventilkörper schaltbarer Stufenstift zugeordnet ist, der bei einem Stopp der Brennkraftmaschine eine Druckmittelverbindung zwischen zwei zusammenwirkenden, nicht abgestützten Arbeitskammern sowie eine separate Öffnung freigibt. Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme kann in dem betreffenden Druckraum der Nockenwellenverstelleinrichtung ein gewünschter beschleunigter Druckabbau erreicht werden, um den Ventilkörper schneller in eine Endlage zu verschieben. Dieser Effekt wird insbesondere durch die Öffnung erreicht, die der Stufenstift in der Abstellphase der Brennkraftmaschine freigibt, über die ein Teilstrom des Druckmittels aus den Arbeitskammern bevorzugt in das Druckmittelreservoir abströmen kann. Durch die Erfindung kann somit vorteilhaft ein Druckmittel- bzw. ein Ölaustausch zwischen den nicht abstützenden Arbeitskammern minimiert werden, wobei das Druckmittel bzw. das Öl schneller aus den Arbeitskammern entweichen kann.
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Insbesondere bei tiefen Temperaturen bietet das konstruktive Konzept einen Vorteil, da das Öl nicht unnötig über die Bypässe zwischen den Arbeitskammern ausgetauscht werden muss, sondern zumindest ein Teilstrom direkt vom betreffenden Druckraum bzw. dessen Arbeitskammern zum Druckmittelreservoir, dem Tank, abgeleitet wird. Durch das erfindungsgemäße Prinzip können die sich bei tiefen Temperaturen einstellenden hohen Viskositäten, die nachteilig den Druckmittelstrom beim Überleiten durch die Bypässe beeinflussen, weitestgehend kompensiert werden, so dass auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Verstellbewegung des Nockenwellenverstellers sich nicht nachteilig verlangsamt.
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Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Realisierung von abgestützten Arbeitskammern zumindest dem Ventilkörper bzw. den Druckmittelleitungen von zwei Flügeln jeweils ein Rückschlagventil zugeordnet ist, wobei sich die Wirkrichtung der zwei eingesetzten Rückschlagventile unterscheidet. In Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors zu dem Stator kann mittels der Rückschlagventile in eine Richtung zwischen den Arbeitskammern ein Überströmen des Druckmittels ermöglicht und in die jeweils andere Richtung verhindert werden. Die Arbeitskammern, in welche das Druckmittel über die Rückschlagventile zuströmt, sind dazu über eine Druckmittelleitung mit einer wenigstens zwei Arbeitskammern derselben Wirkrichtung verbindenden Druckmittelleitung und über eine weitere Druckmittelleitung strömungstechnisch mit der schaltbaren Ventileinheit der Mittenverriegelung verbunden. In die Arbeitskammer münden demnach zwei voneinander getrennte Druckmittelleitungen. Eine der Druckmittelleitungen verbindet die Arbeitskammer dann mit der Druckmittelleitung, welche die Arbeitskammern derselben Wirkrichtung dauerhaft verbindet, z. B. eine Ringleitung, zur aktiven Beaufschlagung der Arbeitskammer mit Druckmittel während der gesteuerten Verstellbewegung. Die andere Druckmittelleitung verbindet die Arbeitskammer dann mit der Arbeitskammer gleicher Wirkrichtung an dem Flügel mit dem Rückschlagventil der entgegengesetzten Wirkrichtung und kann durch die Ventileinheit der Mittenverriegelung unterbrochen oder geöffnet werden.
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Ferner reduziert der Stufenstift Druckimpulse zwischen den zusammenwirkenden Arbeitskammern bzw. unterbindet die Übertragung der Druckimpulse auf die als Steuerdruckleitung bezeichnete Druckmittelleitung, über die eine Verstellung des Ventilkörpers erfolgt. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Stufenstiftes kann vorteilhaft die Mittenverriegelungsposition schneller erreicht werden. Weiterhin nimmt das erfindungsgemäße Konzept positiven Einfluss auf das Systemverhalten, insbesondere auf die Leichtgängigkeit und damit das Ansprechverhalten der Nockenwellenverstelleinrichtung. Sollte durch die Wirkungsweise des Stufenstifts Luft in die Nockenwellenverstelleinrichtung eindringen, so kann diese den viskosen Einfluss des Mediums reduzieren, was vorteilhaft die Leichtgängigkeit der Verstelleinrichtung verbessert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Stufenstift einen rohrartigen Ansatz aufweist, mit einem im Vergleich zu einer Kopfseite reduzierten Außendurchmesser. In dem rohrartigen Ansatz sind bevorzugt als Bohrungen ausgeführte Öffnungen eingebracht, die einerseits bei einem Stopp der Brennkraftmaschine eine Strömungsverbindung zwischen den Arbeitskammern sicherstellen und andererseits Druckimpulse der Arbeitskammern dämpfen. Dazu ist der Stufenstift zumindest kopfseitig dichtend in einer korrespondierenden Aufnahme des Ventilkörpers geführt, wobei zur Druckbeaufschlagung an einer Kopfseite des Stufenstifts eine einen Steuerkanal bildende Druckmittelleitung angeschlossen ist. Ferner ist vorgesehen, die zur Druckmittelableitung bestimmte Öffnung in einem Boden einer topfartig gestalteten Führungshülse einzubringen, die in einer insbesondere als Bohrung ausgeführten Aufnahme des Ventilkörpers lagefixiert ist. Zur Erzielung einer schnellen Verstellung des Stufenstiftes beim Stopp der Brennkraftmaschine und dem damit verbundenen Druckabfall in der Steuerleitung wird der Stufenstift von einer Druckfeder kraftbeaufschlagt. Zur verbesserten Führung ist die Druckfeder mit einem Ende in einer als Sacklochbohrung ausgeführten Ausnehmung des Stufenstifts und mit dem weiteren Ende in der Führungshülse eingesetzt.
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Weiter wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass allen Ventilkörpern der nicht abgestützten Arbeitskammern der Nockenwellenverstelleinrichtung ein Stufenstift zugeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Schaltung ist für alle beteiligten Arbeitskammern eine synchrone Druckbeaufschlagung bzw. Betätigung vorgesehen.
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Ferner schließt die Erfindung ein Leitsystem für die Druckmitteileitungen ein, bei dem die für die abgestützten Arbeitskammern bestimmten Druckmitteileitungen von den Druckleitungen der nicht abgestützten Arbeitskammern getrennt sind. Durch die Abtrennung der Druckmittelleitungen von den übrigen Druckmittelleitungen wird ein möglicher Lufteintrag verhindert, der die Abstützfunktion der abgestützten Arbeitskammern nachteilig beeinflussen kann.
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Eine bevorzugte Ausführung der Verriegelungseinrichtung zur Mittenverriegelung der Nockenwellenverstelleinrichtung sieht vor, dass der für eine Frühverriegelung bestimmte Verriegelungsstift in einer ausgefahrenen Position eine Druckmittelleitung zu einer für die Frühverstellung bestimmten Arbeitskammer unterbricht. Entsprechend unterbricht der für eine Spätverriegelung bestimmte Verriegelungsstift der Mittenverriegelung in einer ausgefahrenen Position die Druckmittelleitung für die Arbeitskammer der Spätverstellung.
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Vorteilhaft sind die jeweils eine Ventileinheit bildenden Verriegelungsstifte der Verriegelungseinrichtung zur Mittenverriegelung so ausgeführt, dass jedem Verriegelungsstift zwei zueinander versetzte Druckleitungsanschlüsse innerhalb des Rotors zugeordnet sind. Dieses konstruktive Konzept vereinfacht eine für die Funktion der Nockenwellenverstelleinrichtung gewünschte Trennung der Druckmittelleitungen für die abgestützten Arbeitskammern von den Druckmittelleitungen, die für die nicht abgestützten Arbeitskammern bestimmt sind.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass alle Ventileinheiten der Nockenwellenverstelleinrichtung, die schaltbaren Ventilkörper des Flügels, die Rückschlagventile von Druckmittelleitungen der Flügeln sowie die schaltbaren Verriegelungsstifte zur Mittenverriegelung durch das in unterschiedliche Schaltpositionen verstellbare Schaltventil mit einem Öl bzw. einem Druckmittel beaufschlagbar sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit mehreren Zeichnungen näher erläutert. Dabei sind in den Figuren im Einzelnen zu erkennen:
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1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines Druckmittelkreislaufes in der Stellung während einer Verstellbewegung des Rotors aus der Richtung SPÄT in die Mittenverriegelungsposition;
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2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines Druckmittelkreislaufes in der Stellung während einer Verstellbewegung des Rotors aus der Richtung FRÜH in die Mittenverriegelungsposition;
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3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung mit einem Schaltplan eines Druckmittelkreislaufes während der Verstellbewegung im Normalbetrieb; und
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4: einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Nockenwellenverstelleinrichtung, die eine dem Flügel des Rotors zugeordnete Ventileinheit mit integriertem Stufenstift zeigt.
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In 1 ist schematisch eine als Flügelzellenversteller aufgebaute Nockenwellenverstelleinrichtung gezeigt, welche einen von einer nicht dargestellten Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine antreibbaren Stator 1 und einen drehfest mit einer ebenfalls nicht dargestellten Nockenwelle verbindbaren Rotor 2 mit einer Rotornabe 3 und mehrere sich davon radial auswärts erstreckende Flügel 4, 5, 6 und 7 umfasst. Durch die Flügel 4, 5, 6 und 7 werden Druckräume 8 bis 11 in Arbeitskammern 12 bis 19 unterteilt. In der oberen Darstellung ist der Flügelzellenversteller jeweils in der Abwicklung zu erkennen, während links unten schematisch ein Ausschnitt der Rotornabe 3 des Rotors 2 mit einer Verriegelungseinrichtung 20 und rechts unten schematisch ein als hydraulisches Schaltventil aufgebautes Schaltventil 21 zur Steuerung des Druckmittelstroms zu erkennen ist.
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Ferner ist ein Leitsystem mit einer Vielzahl von Druckmittelleitungen dargestellt, welche über das Schaltventil 21 wahlweise strömungstechnisch mit einer Druckmittelpumpe P oder einem Druckmittelreservoir T verbindbar sind, wobei die Druckmittelpumpe P das Druckmittel nach dem Zuführen in das Druckmittelreservoir T aus demselben wieder in den Druckmittelkreislauf zurückfördert.
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Grundsätzlich wird der Drehwinkel der Nockenwelle zu der Kurbelwelle im Normalbetrieb z. B. in Richtung FRÜH dadurch verstellt, dass die Arbeitskammern 12, 14, 16 und 18 mit Druckmittel beaufschlagt werden und dadurch ihr Volumen vergrößert wird, während gleichzeitig das Druckmittel aus den Arbeitskammern 13, 15, 17 und 19 verdrängt und das Volumen verringert wird. Die Richtung FRÜH ist in 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet, die Richtung SPAT verläuft entgegen der Pfeilrichtung. Die Arbeitskammern 12, 14, 16 und 18, deren Volumen bei dieser Verstellbewegung jeweils gruppenweise vergrößert wird, werden im Sinne der Erfindung als Arbeitskammern 12, 14, 16 und 18 einer Wirkrichtung bezeichnet, während die Arbeitskammern 13, 15, 17 und 19, deren Volumen gleichzeitig verkleinert wird, als Arbeitskammern 13, 15, 17 und 19 der entgegengesetzten Wirkrichtung bezeichnet werden. Die Volumenänderung der Arbeitskammern 12 bis 19 führt dazu, dass sich der Rotor 2 mit den Flügeln 4, 5, 6 und 7 gegenüber dem Stator 1 verdreht. Das Volumen der Arbeitskammern 13, 15, 17 und 19 wird durch eine Druckmittelbeaufschlagung über den B-Port des Schaltventils 21 vergrößert, während das Volumen der Arbeitskammern 12, 14, 16 und 18 sich gleichzeitig durch Zurückströmen des Druckmittels über den A-Port des Schaltventils 21 verkleinert. Diese Volumenänderung führt dann zu einer Verdrehung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1, was in der abgewickelten Darstellung zu einer Verschiebung der Flügel 4, 5, 6 und 7 entgegen der Pfeilrichtung nach links führt. Ferner umfasst die Verriegelungseinrichtung 20 zwei Verriegelungsstifte 22 und 23, die linear verschiebbar und federbelastet in dem Rotor 2 eingesetzt sind. Die eine Ventileinheit 59 und 60 bildenden Verriegelungsstifte 22 und 23 sind in Richtung der Eingriffsstellung, einer Verriegelungskulisse 24, federbelastet in einer Aufnahme 52 so angeordnet, dass diese die Drehbewegung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 nicht behindern. Damit die Verstellung des Rotors 2 gegenüber dem Stator 1 möglich ist, wird die Verriegelungseinrichtung 20 zuerst gelöst, indem die Verriegelungskulisse 24 von einem Druckmitteldruck beaufschlagt wird. Dazu sind die Druckmittelleitungen 25, 26 über eine Druckmittelleitung 45 und den C-Port des Schaltventils 21 mit der Druckmittelpumpe P verbunden. Durch die Druckmittelbeaufschlagung der Verriegelungskulisse 24 werden die in einer Aufnahme 52 der Rotornabe 3 geführten Verriegelungsstifte 22 und 23 aus der Verriegelungskulisse 24 herausgedrängt, so dass der Rotor 2 anschließend gegenüber dem Stator 1 frei drehen kann.
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Die Verriegelungsstifte 22, 23 stehen innerhalb des Rotors 2 mit zwei zueinander höhenversetzten Druckleitungsanschlüssen in Verbindung. Der für eine Verstellung in Richtung FRÜH bestimmte Verriegelungsstift 22 weist auf einer Seite getrennte Anschlüsse für die Druckmittelleitungen 46 und 55 auf, die eine Verbindung zu den abgestützten Arbeitskammern 12 und 13 herstellen. Entsprechend sind dem für eine Verstellung in Richtung SPAT vorgesehenen Verriegelungsstift 23 auf einer Seite versetzte Anschlüsse für die Druckmittelleitungen 40 und 44 zugeordnet, die mit Druckmittelleitungen koppelbar sind, die eine Verbindung zu den abgestützten Arbeitskammern 16, 17 herstellen. Diese Druckmittelanschlüsse gewährleisten eine für die Funktion der Nockenwellenverstelleinrichtung gewünschte Trennung der Druckmittelleitungen für die abgestützten Arbeitskammern 12, 13; 16, 17 von den Druckmittelleitungen für die nicht abgestützten Arbeitskammern 14, 15; 18, 19.
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In den Flügeln 4 und 6 der abgestützten Arbeitskammern der Druckräume 8, 10 sind jeweils Druckmittelleitungen 27 und 28 mit einem jeweils darin angeordneten Rückschlagventil 29 und 30 vorgesehen, welches jeweils ein Überströmen des Druckmittels aus der Arbeitskammer 13 in die Arbeitskammer 12 oder aus der Arbeitskammer 16 in die Arbeitskammer 17 ermöglichen. Die Rückschlagventile 29 und 30 bilden eine Ventileinheit 57 und 58. Der Durchfluss des Druckmittels durch die Druckmittelleitungen 27 und 28 kann jeweils durch schaltbare, federbelastete Ventilkörper 31 und 32 blockiert oder ermöglicht werden. Dazu sind für die Ventilkörper 31 und 32 zwei Schaltstellungen vorgesehen, in denen der Durchfluss entweder freigegeben oder gesperrt ist. Die schaltbaren Ventilkörper 31 und 32 sind über die Druckmittelleitungen 33 und 34 mit Druckmittel beaufschlagbar und werden bei einer Druckmittelbeaufschlagung gegen eine Federkraft von einer freigegebenen, entriegelten Position in eine sperrende, verriegelnde Position überführt. In der sperrenden Position ist der Durchfluss durch die Druckmittelleitungen 27 und 28 gesperrt, so dass die Arbeitskammern 12 und 13 bzw. 16 und 17 als voneinander getrennt anzusehen sind und die Nockenwellenverstelleinrichtung ohne ein Überströmen des Druckmittels zwischen den Arbeitskammern 12, 13, 16 und 17 mit einer entsprechend hohen Verstellgenauigkeit betrieben werden kann.
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Zusätzlich zu den zwei Ventilkörpern 31 und 32 sind ein dritter und vierter Ventilkörper 35 und 36 für die Flügel 5 und 7 vorgesehen, die über die Druckmittelleitungen 37 und 38 mit Druck beaufschlagt und so analog zu den Ventilkörpern 31 und 32 entgegen einer Federkraft von einer freigegebenen Position in eine sperrende Position verstellt werden. In der Verriegelungsposition sind die Arbeitskammern 14 und 15 sowie die Arbeitskammern 18 und 19 strömungstechnisch verbunden.
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Jeder Ventilkörper 31, 32, 35 und 36 bildet zusammen mit einem den Ventilkörper 31, 32, 35 und 36 beaufschlagenden Federelement eine schaltbare Ventileinheit 61, 62, 63 und 64. Die Ventileinheit 62 und 64 schließt weiterhin einen in 4 vergrößert dargestellten Stufenstift 65 und 66 ein, der im Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Druckmittelleitung 68 und 69 zwischen den Arbeitskammern 14 und 15 oder den Arbeitskammern 18 und 19 sperrt. Bei einem Stopp, der Abstellphase der Brennkraftmaschine, wird die Druckmittelleitung 68 und 69 von dem federkraftbeaufschlagten Stufenstift 65 und 66 freigegeben. Gleichzeitig ermöglicht der Stufenstift 65 und 66, dass ein Teilstrom des Druckmittels aus den Arbeitskammern 14, 15 und 18 und 19 über eine Öffnung 67 in das Druckmittelreservoir abströmen kann. Durch die Wirkungsweise der sich synchron verstellenden Stufenstifte 65 und 66 wird ein Druckabbau in den Arbeitskammern 14 und 15 sowie den Arbeitskammern 18 und 19 beschleunigt. Als Folge kommt es in einer Abstellphase der Brennkraftmaschine zu einer schnellen Mittenverriegelung der Flügel 4 bis 7.
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In der 1 ist der C-Port drucklos, dabei greift der federbelastete Verriegelungsstift 22 unterstützt durch eine Federkraft in die Verriegelungskulisse 24 ein, wobei diese Position einer Stellung zwischen MITTE und SPÄT entspricht, bei der der Verriegelungsstift 22 eine Druckmittelleitung 46 von der Druckmittelleitung 47 und außerdem eine Druckmittelleitung 55 von der Druckmittelleitung 56 trennt. Diese Druckmittelleitungen 46, 47, 55 und 56 sind an den abgestützten Arbeitskammern 12, 14 und den Arbeitskammern 13, 19 angeschlossen.
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Der Verriegelungsstift 23 kann noch nicht in die Verriegelungskulisse 24 einriegeln, da die Kulisse dies erst ab einer Position von MITTE bis FRÜH erlaubt, wodurch sich eine Koppelung der Druckmittelleitungen 43 und 44 sowie der Druckmittelleitungen 39 und 40 einstellt, die strömungstechnisch mit den nicht abgestützten Arbeitskammern 15, 17 und den Arbeitskammern 14, 16 verbunden sind.
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Die 2 bis 4 zeigen die Nockenwellenverstelleinrichtung gemäß 1 in unterschiedlichen Schaltstellungen. Dabei sind für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet. Die folgende Beschreibung beschränkt sich weitestgehend auf unterschiedliche Ausgestaltungen.
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Gemäß 2 rastet der federbelastete Verriegelungsstift 23 der Verriegelungseinrichtung 20 unterstützt durch eine Federkraft in die Verriegelungskulisse 24 ein, wobei diese Position einer Position zwischen FRÜH und MITTE entspricht, bei der der Verriegelungsstift 23 die Druckmittelleitung 43 von der Druckmittelleitung 44 und die Druckmittelleitung 39 von der Druckmittelleitung 40 trennt. Der weitere federbelastete Verriegelungsstift 22 ist entgegen einer Federkraft von der Verriegelungskulisse 24 eingerückt, wodurch sich sowohl eine strömungstechnische Koppelung zwischen den Druckmittelleitungen 46 und 47 als auch zwischen den Druckmittelleitungen 55 und 56 ergibt. Das über die mit dem B-Port verbundene Druckmittelleitung 51 in die Arbeitskammern 13, 15 und 19 eingeströmte Druckmittel bewirkt einen Druckausgleich gegenüber den zugehörigen Arbeitskammern 12 und 14. Über die Druckmittelleitung 53, in die alle Druckmittelleitungen 33, 34, 37 und 38 der Ventilkörper 31, 32, 35 und 36 münden, ergibt sich weiterhin ein druckentlasteter C-Port des Schaltventils 21, der eine schnelle Mittenverriegelung der Flügel begünstigt.
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Die 3 zeigt die Nockenwellenverstelleinrichtung in einer dem Normalbetrieb entsprechenden Schaltstellung. Im Normalbetrieb sind die federbelasteten Verriegelungsstifte 22 und 23 der Verriegelungseinrichtung 20 im Rotor 2 eingerückt. In dieser durch die Verriegelungskulisse 24 druckbelasteten Position der Verriegelungsstifte 22 und 23 sind alle mit den Verriegelungsstiften 22 und 23 verbundenen Druckmittelleitungen 39, 40, 43, 44, 46, 47, 55, 56 unterbrochen.
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Die 4 zeigt die Ventileinheit 64 von dem Druckraum 11 in einer vergrößerten Abbildung. Der in dem Flügel 7 integrierte Ventilkörper 36 der Ventileinheit 64 weist eine als gestufte Längsbohrung ausgeführte Aufnahme 48 auf, die zur Führung des Stufenstifts 65 bestimmt ist. Die 4 zeigt den Stufenstift 65 in einer zweiten Endlage, die sich in der Abstellphase bzw. bei Stopp der Brennkraftmaschine einstellt, sobald ein über die Druckmittelleitung 38 eine Kopfseite 49 des Stufenstifts 65 beaufschlagender Steuerdruck abfällt. Diese Stellbewegung in Pfeilrichtung wird beschleunigt, wenn der Stufenstift 65 sich von der ersten Endlage verschiebt, in der der Steuerstift 65 mit einer Schulter 71 an einer Dichtfläche 72 des Ventilkörpers 36 anliegt. Unmittelbar nach einer Verschiebung kann der in den Arbeitskammern 18, 19 vorherrschende Druck die kreisringfömige Schulter 71 des Steuerstifts 65 beaufschlagen, verdeutlicht durch die in Längsrichtung verlaufenden, auf die Schulter gerichteten Pfeile. Außerdem wird die Stellbewegung des Stufenstifts 65 durch eine Druckfeder 50 unterstützt, die in einer Führungshülse 70 sowie gegenseitig in einem rohrartigen Ansatz 54 des Steuerstifts 65 eingepasst ist. In der in 4 gezeigten Endlage besteht eine Lageübereinstimmung zwischen der Druckmittelleitung 69 im Flügel 7 und den insbesondere als Bohrungen ausgeführten Öffnungen 73 in dem Ansatz 54 des Steuerstifts 65, so dass sich eine ungehinderte Koppelung und damit ein Öl- bzw. Druckmittelaustausch zwischen den nicht abgestützten Arbeitskammern 18 und 19 einstellen kann. Gleichzeitig kann in dieser Position des Steuerstifts 65 ein Teilstrom des Druckmittels aus dem Druckraum 11 über eine im Boden 74 der Führungshülse 70 eingebrachte Öffnung 67 in das Druckmittelreservoir geleitet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator
- 2
- Rotor
- 3
- Rotornabe
- 4
- Flügel
- 5
- Flügel
- 6
- Flügel
- 7
- Flügel
- 8
- Druckraum
- 9
- Druckraum
- 10
- Druckraum
- 11
- Druckraum
- 12
- Arbeitskammer
- 13
- Arbeitskammer
- 14
- Arbeitskammer
- 15
- Arbeitskammer
- 16
- Arbeitskammer
- 17
- Arbeitskammer
- 18
- Arbeitskammer
- 19
- Arbeitskammer
- 20
- Verriegelungseinrichtung
- 21
- Schaltventil
- 22
- Verriegelungsstift
- 23
- Verriegelungsstift
- 24
- Verriegelungskulisse
- 25
- Druckmittelleitung
- 26
- Druckmittelleitung
- 27
- Druckmittelleitung
- 28
- Druckmittelleitung
- 29
- Rückschlagventil
- 30
- Rückschlagventil
- 31
- Ventilkörper
- 32
- Ventilkörper
- 33
- Druckmittelleitung
- 34
- Druckmittelleitung
- 35
- Ventilkörper
- 36
- Ventilkörper
- 37
- Druckmittelleitung
- 38
- Druckmittelleitung
- 39
- Druckmittelleitung
- 40
- Druckmittelleitung
- 41
- Druckmittelleitung
- 43
- Druckmittelleitung
- 44
- Druckmittelleitung
- 45
- Druckmittelleitung
- 46
- Druckmittelleitung
- 47
- Druckmittelleitung
- 48
- Aufnahme
- 49
- Kopfseite
- 50
- Druckfeder
- 51
- Druckmittelleitung
- 52
- Aufnahme
- 53
- Druckmittelleitung
- 54
- Ansatz
- 55
- Druckmittelleitung
- 56
- Druckmittelleitung
- 57
- Ventileinheit
- 58
- Ventileinheit
- 59
- Ventileinheit
- 60
- Ventileinheit
- 61
- Ventileinheit
- 62
- Ventileinheit
- 63
- Ventileinheit
- 64
- Ventileinheit
- 65
- Stufenstift
- 66
- Stufenstift
- 67
- Öffnung
- 68
- Druckmittelleitung
- 69
- Druckmittelleitung
- 70
- Führungshülse
- 71
- Schulter
- 72
- Dichtfläche
- 73
- Öffnung
- 74
- Boden
